KR102439090B1 - 샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법, 하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들을 계산하는 방법, 및 샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스 - Google Patents
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법, 하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들을 계산하는 방법, 및 샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스 Download PDFInfo
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Abstract
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법이 제공된다. 방법은, 대응하는 복수의 포커싱 강도 값들에 대한 복수의 이미지들을 획득하는 단계; 복수의 이미지들에 기반하여 복수의 선명도 값들을 계산하는 단계 ―복수의 선명도 값들은 복수의 이미지들에 기반하여 주파수 공간의 합으로서 제공되는 선명도 함수를 이용하여 계산됨―; 및 계산된 선명도 값들에 기반하여 황금비 검색 알고리즘을 이용하여 복수의 포커싱 강도 값들 중의 후속 포커싱 강도 값들을 결정하는 단계를 포함한다.
Description
[0001] 본 개시내용은 시편(specimen) 상의 하전 입자 빔, 예컨대, 샘플 상의 전자 빔의 오토포커스(autofocus)에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용은, 예컨대 스캐닝 전자 현미경과 같은 스캐닝 하전 입자 빔 디바이스의 하전 입자 빔을 포커싱하는 것에 관한 것이다. 추가로, 본 개시내용은 하전 입자 빔 디바이스를 이용하여 샘플을 검사하는 방법에 관한 것이다. 특히, 비-평면 표면을 가질 수 있는 디스플레이 제조용 대면적 기판, 또는 특정 정도의 탄성을 가질 수 있거나 또는 완전히 평행하지는 않을 수 있는 기판이 검사된다. 더욱 구체적으로, 본원에서 설명되는 실시예들은, 특히 샘플의 이미징, 검토, 결함들의 검사 및 계측 중 적어도 하나를 위해, 포커싱된 하전 입자 빔을 이용하여 샘플들을 검사하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다. 또 추가로, 샘플을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스가 설명된다.
[0002] 많은 애플리케이션들에서, 기판, 예컨대, 유리 기판, 이를테면, 비-전도성 기판 상에 얇은 층들이 증착된다. 기판은 통상적으로, 코팅 장치의 진공 챔버에서 코팅된다. 일부 애플리케이션들의 경우, 기판은 기상 증착 기법을 사용하여 진공 챔버에서 코팅된다. 지난 몇 년 동안, 전자 디바이스들 및 특히 광전자 디바이스들의 가격이 상당히 감소했다. 추가로, 디스플레이들에서의 픽셀 밀도가 증가했다. TFT 디스플레이들의 경우, 고밀도 TFT 통합이 유익하다. 디바이스 내의 증가된 수의 박막 트랜지스터(TFT; thin-film transistor)들에도 불구하고, 수율이 증가되어야 하고 제조 비용들이 추가로 감소되어야 한다.
[0003] 유리 기판과 같은 기판 상에 TFT들과 같은 전자 또는 광전자 디바이스들의 어레이를 형성하기 위해 하나 이상의 구조들 또는 층들이 이러한 기판 상에 증착될 수 있다. 전자 또는 광전자 구조들이 상부에 형성되어 있는 기판은 또한, 본원에서 "샘플"로 지칭된다. TFT-디스플레이들 및 다른 샘플들의 제조 동안, 샘플의 품질을 모니터링하기 위해 샘플 상에 증착된 하나 이상의 구조들을 검사하는 것이 유익할 수 있다.
[0004] 샘플의 검사는 예컨대 광학 시스템에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 샘플의 피처(feature)들 중 일부의 치수 또는 식별되어야 할 결함들의 사이즈가 광학 분해능 미만이어서, 결함들 중 일부는 광학 시스템에 대해 분해가능하지 않게(non-resolvable) 될 수 있다. 전자들과 같은 하전 입자들이 샘플의 표면을 검사하기 위해 활용될 수 있으며, 이는 광학 시스템들과 비교할 때 더 우수한 분해능을 제공할 수 있다.
[0005] 특히 디스플레이 산업에서 그리고 반도체 산업의 경우, 검사 및 다른 이미징 애플리케이션들에 대해, 스루풋은 중요한 고려사항이다. 샘플 상의 수렴 전자 빔의 적절한 포커스는 이미징 및 검사의 품질을 증가시킨다. 시스템들은 툴의 오퍼레이터가 포커싱 루틴을 보조하는 반자동 포커스를 제공한다. 시편 상의 빔의 완전히 자동화된 포커싱을 위해 일부 오토포커스 개념들이 설명되었다. 하전 입자 빔을 오토포커싱하기 위해 사용되는 시간은 샘플 상의 구역을 이미징하기 위한 총 시간에 추가되고, 따라서 스루풋을 감소시킨다. 이는 특히, 반도체 웨이퍼들 및 유리 기반 TFT들에 대한 고 스루풋 애플리케이션들, 이를테면, 예컨대, 복수의 빔렛들이 샘플 상에 포커싱되는 다중-빔 검사 툴들에 대해, 대면적 기판 상의 하전 입자 빔을 이용한 이미징에 관련될 수 있다.
[0006] 이에 따라서, 하전 입자 빔 디바이스들의 개선된 포커싱, 특히, 개선된 오토포커싱이 요구된다.
[0007] 상기를 고려하여, 특히 독립 청구항들에 따른, 샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법, 하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들(converging set of sharpness values)을 계산하는 방법, 및 샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스가 제공된다. 추가적인 양상들, 장점들 및 특징들은 종속 청구항들, 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 자명하다.
[0008] 일 실시예에 따르면, 샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법이 제공된다. 방법은, 제1 포커싱 강도 값에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계; 제1 이미지에 기반하여 제1 선명도 값을 계산하는 단계 ―제1 선명도 값은 선명도 함수를 이용하여 계산됨―; 및 계산된 제1 선명도 값에 기반하여 황금비 검색 알고리즘(golden ratio search algorithm)을 이용하여 제2 포커싱 강도 값을 결정하는 단계를 포함한다.
[0009] 일 실시예에 따르면, 샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법이 제공된다. 방법은, 대응하는 복수의 포커싱 강도 값들에 대한 복수의 이미지들을 획득하는 단계; 복수의 이미지들에 기반하여 복수의 선명도 값들을 계산하는 단계 ―복수의 선명도 값들은 선명도 함수를 이용하여 계산됨―; 및 계산된 선명도 값들에 기반하여 황금비 검색 알고리즘을 이용하여 복수의 포커싱 강도 값의 후속 포커싱 강도 값들을 결정하는 단계를 포함한다.
[0010] 일 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들을 계산하는 방법이 제공된다. 방법은, 제1 포커싱 강도 값 및 제2 포커싱 강도 값을 제공하여 제1 포커싱 강도 범위를 제공하고, 포커싱 강도 정확도를 입력 파라미터들로서 수렴 알고리즘에 제공하는 단계; 제1 포커싱 강도 값 및 제2 포커싱 강도 값에 따라 그리고 황금비 또는 피보나치 수(Fibonacci number)들에 기반하여 제3 포커싱 강도 값 및 제4 포커싱 강도 값을 계산하는 단계; 이미지들을 획득하기 위해 제3 포커싱 강도 값 및 제4 포커싱 강도 값을 이용하여 샘플을 이미징하는 단계; 선명도 함수를 이용하여 이미지들로부터 선명도 값들을 계산하는 단계; 반복적으로, 제1 포커싱 강도 값 또는 제2 포커싱 강도 값을, 제3 포커싱 강도 값 또는 제4 포커싱 강도 값으로부터 선택된 이웃 포커싱 강도 값으로 대체하고, 제3 포커싱 강도 값 또는 제4 포커싱 강도 값을 스위칭함으로써, 선명도 값들에 기반하여 제1 포커싱 강도 범위보다 더 좁은 제2 포커싱 강도 범위를 결정하는 단계; 및 반복적으로, 샘플을 이미징하여 추가 이미지들을 획득하고, 추가 이미지들로부터 선명도 값들을 계산하는 단계를 포함한다.
[0011] 일 실시예에 따르면, 샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스가 제공된다. 디바이스는, 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스; 포커싱 강도 값을 이용하여 샘플 상에 광학 축을 따라 전파되는 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성된 대물 렌즈; 및 본 개시내용의 실시예의 방법에 따라 포커싱 강도 값을 조정하도록 구성된 제어기를 포함한다.
[0012] 첨부된 도면들에 대한 참조를 포함하여, 본 명세서의 나머지 부분에서, 당업자에게 완전하고 가능하게 하는 개시내용이 제시된다.
[0013] 도 1은 본원에서 설명되는 방법들에 따라 동작되도록 구성된 하전 입자 빔 디바이스를 도시하고;
[0014] 도 2a 내지 도 2c는 본 개시내용의 실시예들을 예시하기 위해 상이한 포커스 조건들의 하전 입자 빔 디바이스를 도시하고;
[0015] 도 3a 내지 도 3c는 본 개시내용의 실시예들을 예시하기 위해 상이한 작동 거리 조건들의 하전 입자 빔 디바이스를 도시하고;
[0016] 도 4a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 수렴 알고리즘을 예시하는 다이어그램이고;
[0017] 도 4b는 도 4a의 다이어그램에 대응할 수 있는 예시적인 선명도 함수를 도시하고;
[0018] 도 5는 본 개시내용에 따른 수렴 알고리즘들의 실시예들을 예시하는 흐름도를 도시하며; 그리고
[0019] 도 6은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법들을 예시하는 흐름도를 도시한다.
[0013] 도 1은 본원에서 설명되는 방법들에 따라 동작되도록 구성된 하전 입자 빔 디바이스를 도시하고;
[0014] 도 2a 내지 도 2c는 본 개시내용의 실시예들을 예시하기 위해 상이한 포커스 조건들의 하전 입자 빔 디바이스를 도시하고;
[0015] 도 3a 내지 도 3c는 본 개시내용의 실시예들을 예시하기 위해 상이한 작동 거리 조건들의 하전 입자 빔 디바이스를 도시하고;
[0016] 도 4a는 본 개시내용의 실시예들에 따른 수렴 알고리즘을 예시하는 다이어그램이고;
[0017] 도 4b는 도 4a의 다이어그램에 대응할 수 있는 예시적인 선명도 함수를 도시하고;
[0018] 도 5는 본 개시내용에 따른 수렴 알고리즘들의 실시예들을 예시하는 흐름도를 도시하며; 그리고
[0019] 도 6은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법들을 예시하는 흐름도를 도시한다.
[0020] 이제, 예시적인 실시예들에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 이러한 예시적인 실시예들의 하나 이상의 예들이 도면들에 예시된다. 각각의 예는 설명으로 제공되며, 제한으로서 여겨지지 않는다. 예컨대, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 또는 설명된 특징들이 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용되어 또 다른 추가적인 실시예들이 산출될 수 있다. 본 개시내용은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0021] 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 도면들에 도시된 구조들은 반드시 실척대로 묘사되는 것이 아니라, 오히려 실시예들의 더 우수한 이해를 제공한다.
[0022] 도 1은 본원에서 설명되는 방법들에 따라 동작되도록 구성된 하전 입자 빔 디바이스(100)를 도시한다. 하전 입자 빔 디바이스(100)는 하전 입자 빔(101), 특히, 전자 빔을 생성하도록 구성된 빔 소스(110)를 갖는 스캐닝 전자 현미경(102)을 포함할 수 있다. 하전 입자 빔(101)은 스캐닝 전자 현미경(102)의 칼럼(column)(103)을 통해 광학 축(A)을 따라 지향될 수 있다. 칼럼(103)의 내부 볼륨은 진공배기될 수 있다. 스캐닝 전자 현미경(102)은 광학 축(A)을 따라 전파되는 하전 입자 빔(101)에 영향을 미치기 위해 제공되는 빔 영향 엘리먼트들, 이를테면, 하나 이상의 빔 디플렉터들, 스캔 디플렉터들(140), 가속기들(115), 감속기들, 렌즈 엘리먼트들(120) 또는 다른 포커싱 또는 디포커싱 엘리먼트들, 빔 보정기들, 빔 분리기들, 검출기들 및/또는 추가 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0023] 하전 입자 빔 디바이스(100)는, 검사될 샘플(10)을 자신의 상부에 배열하기 위한 스테이지(20), 및 스테이지(20) 상에 배열된 샘플(10) 상에 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성된 대물 렌즈(150)를 포함한다.
[0024] 스테이지(20)는 일부 실시예들에서 진공배기될 수 있는 샘플 검사 챔버(105)에 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스테이지(20)는 이동가능 스테이지일 수 있다. 특히, 스테이지(20)는 하전 입자 빔 디바이스(100)의 광학 축(A)에 직각(perpendicular)인 평면(본원에서 X-Y-평면으로 또한 지칭됨)에서 이동가능할 수 있다. X-Y-평면에서 스테이지(20)를 이동시킴으로써, 샘플(10)의 특정 표면 구역이 스캐닝 전자 현미경(102) 아래의 영역 내로 이동되어서, 특정 표면 구역은 자신의 상부에 하전 입자 빔(101)을 포커싱함으로써 검사될 수 있다. 예컨대, 도 1에서, 샘플(10)의 제1 표면 구역(11)이 스캐닝 전자 현미경(102)의 광학 축(A)과 교차되어서, 제1 표면 구역(11)이 검사될 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 스테이지(20)는 또한 Z-방향으로, 즉, 광학 축(A)의 방향으로 이동 가능할 수 있다.
[0025] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 샘플(10)의 하나 이상의 표면 구역들이 하전 입자 빔 디바이스(100)를 이용하여 검사된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "샘플"이라는 용어는 하나 이상의 층들 또는 피처들이 상부에 형성되어 있는 기판에 관한 것일 수 있다. (i) 샘플의 표면을 이미징하는 것,(ⅱ) 샘플의 하나 이상의 피처들의 치수들을 예컨대 측방향으로, 즉, X-Y-평면에서 측정하는 것,(ⅲ) 임계 치수 측정들 및/또는 계측을 수행하는 것,(ⅳ) 결함들을 검출하는 것, 그리고/또는(v) 샘플의 품질을 조사하는 것 중 하나 이상을 위해 샘플이 검사될 수 있다.
[0026] 도 1은 추가로, 제1 표면 구역과 비교할 때 상이한 높이에 있는, 샘플의 표면 구역을 도시한다. 이에 따라서, 대물 렌즈와 이미징될 표면 구역 사이의 작동 거리(WD; working distance)는 제1 표면 구역과 비교할 때 제2 표면 구역에 대해 상이하다. 스테이지(20)가 광학 축(A)에 정확하게 직각이 아닌 경우에 유사한 효과가 발생할 수 있다. 특히, 수 m² 표면적의 대면적 기판들의 경우, 이미, 작은 편차는 상이한 샘플 포지션들에서 표면의 상이한 높이들이 이미징되게 할 수 있다. 디스플레이 산업에서, 스테이지 및 유리의 공차들로 인한 높이 차이들은, 검사될 표면 구역이 미리 결정된 작동 거리로부터 높이가 최대 수백 ㎛만큼 상이할 수 있게 할 수 있다. 따라서, 오토포커스를 위해 광범위한 포커스가 고려될 수 있다. 추가로, 오토포커스 루틴들이 더 자주 사용될 수 있다.
[0027] 본 개시내용의 실시예들은, 샘플의 표면 구역 상에 전자 빔과 같은 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법을 제공한다. 본 개시내용의 오토포커스의 증가된 속도로 인해, 포커싱을 위한 시간은 예컨대 특정 경우들에서 50% 내지 70%만큼 감소될 수 있다. 이에 따라서, 스루풋은 자동화된 스캐닝 전자 현미경(SEM; scanning electron microscope)의 경우 상당히 증가될 수 있는데, 예컨대, 2배가 될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 오토포커스의 성공률이 증가될 수 있다. SEM의 동작은, 예컨대 잡음이 있는 이미지들에 대해서도, 개선된 신뢰성으로 제공될 수 있다.
[0028] 본 개시내용의 실시예들은 복수의 포커스 조건들 하에서 이미지들이 측정되는 오토포커스를 제공한다. 측정된 이미지로부터 선명도 파라미터가 계산된다. 선명도 파라미터는 수렴 알고리즘을 사용하여 최적화된다. 선명도 파라미터는 획득된 이미지의 변환(transformation) 및 필터링을 포함한다. 황금비 수렴 알고리즘, 예컨대, 피보나치 수렴 알고리즘이 적용된다.
[0029] SEM들의 오토포커스를 위해, 빠른 수렴을 제공하기 위한 옵션들의 관점에서, 과거에는 황금비 수렴 알고리즘들이 논의되었다. 그러나, 적절한 선명도 함수의 부재 시에, 수렴 알고리즘은 매우 빈번하게 실패할 수 있는데, 즉, 오토포커스의 성공률이 낮다. 특히 반도체 및 디스플레이 제조를 위한 진보한 제조 기술에서, SEM은 유익하게는, 하루 24시간, 주 7일 높은 성공률로 그리고 추가적인 양상으로서 빠른 레이트로, 검사 시스템들, 예컨대, 전자 빔 검사(EBI; electron beam inspection) 툴, 계측 시스템, 또는 예컨대 전자 빔 검토(EBR; electron beam review)를 위한 검토 시스템들을 지원하기 위해 자율적으로 포커싱 동작들을 수행한다. 빔을 포커싱하는 시간은 그러한 시스템들의 스루풋을 향상시키기 위한 파라미터이다. 이에 따라서, 우수한 성공률을 갖고 짧은 포커싱 시간을 갖는 오토포커스를 제공하는 것이 유익하다. 본 개시내용의 실시예들은 선명도 함수와 수렴 알고리즘의 조합을 제공하며, 따라서 이 둘 모두의 장점들을 제공할 수 있다.
[0030] 도 1에 개략적으로 묘사된 바와 같이, 샘플(10)은 제1 레벨로 제공되는 제1 표면 구역(11), 및 제1 표면 구역(11)으로부터 측방향으로 이격된, 제2 레벨로 제공되는 제2 표면 구역(12)을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 대물 렌즈(150)의 평면에 대해, 제1 표면 구역(11)의 높이는 제2 표면 구역(12)의 높이와 상이하다. 일부 실시예들에서, 샘플(이 샘플은 평면 또는 비-평면 샘플 표면을 가질 수 있음)은 스테이지(20) 상에 배열될 수 있으며, 여기서, 스테이지(20)는 공차들 또는 비-평면 스테이지 표면을 갖는다. 이에 따라서, 샘플(10)이 스테이지 상에 배열될 때, 샘플은 또한, 상이한 레벨들로 배열되는 제1 표면 구역(11) 및 제2 표면 구역(12)을 가질 수 있다. 스테이지 상에 배열되는 샘플의 표면 구역의 "레벨"은 광학 축(A)의 방향에서의, 즉, 대물 렌즈(150)의 평면에 대한 표면 구역의 높이를 지칭할 수 있다.
[0031] 하전 입자 빔(101)을 이용하여 샘플을 이미징하기 위해, 하전 입자 빔은 통상적으로, 대물 렌즈(150)를 이용하여 샘플 표면 상에 포커싱된다. 하전 입자 빔(101)이 샘플 표면 상에 충돌할 때 2차 전자들 또는 후방산란 전자들(양자 모두는 "신호 전자들"로 지칭될 수 있음)이 생성된다. 신호 전자들은 특히 샘플 표면의 피처들의 공간적 특성들 및 치수들에 관한 정보를 제공하고, 검출기(130)를 이용하여 검출된다. 예컨대 스캔 디플렉터들(140)을 이용하여 샘플 표면에 걸쳐 하전 입자 빔(101)을 스캐닝하고, 신호 전자들의 생성 포지션의 함수로써 신호 전자들을 검출함으로써, 샘플 표면 또는 샘플 표면의 일부분이 이미징될 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플의 표면에 걸쳐, 예컨대, X-방향으로 그리고/또는 Y-방향으로 하전 입자 빔(101)을 스캐닝하기 위해 하나 이상의 스캔 디플렉터들(140)이 제공될 수 있다.
[0032] 샘플 표면 상에 포커싱된 하전 입자 빔의 스폿 사이즈의 감소는 획득가능 이미지 분해능을 증가시킨다. 이에 따라서, 샘플 표면은 유익하게는, 검사 동안 대물 렌즈의 포커스 평면에 배열된다. 샘플 표면이 배열될, 하전 입자 빔의 포커스 평면과 대물 렌즈(150)의 하류 단부 사이의 거리는 통상적으로, 하전 입자 빔 디바이스(100)의 "작동 거리"로 지칭된다.
[0033] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 샘플 상의 하전 입자 빔 디바이스의 포커스가 조정된다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 대물 렌즈는 하나 이상의 코일들을 갖는 자기 렌즈 컴포넌트(151)를 포함할 수 있다. 포커싱 강도는 하나 이상의 코일들에서의 포커싱 전류를 변화시킴으로써 적응(adapt)될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 대물 렌즈는 정전 렌즈 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이에 따라서, 칼럼 내의 상대 전위들을 변화시킴으로써, 포커싱 강도가 부가적으로 적응될 수 있다. 예컨대, 정전 렌즈 컴포넌트의 전극들은 포커싱 효과를 변화시키기 위해 가변 전위들로 바이어싱될 수 있고, 그리고/또는 샘플은 포커싱 강도를 변화시키기 위해 가변 전위로 바이어싱될 수 있다. 또 추가로, 칼럼 내의 빔 에너지는, 예컨대 소스 및/또는 전극들을 가변 전위들로 바이어싱함으로써 적응될 수 있다. 빔 에너지는 또한, 샘플에 대한 대물 렌즈의 포커싱 강도에 영향을 미칠 수 있다. 또 추가로, 부가적으로 또는 대안적으로, 스테이지는 대물 렌즈까지의 거리를 변경하기 위해 이동될 수 있다. 이에 따라서, 이미징될 표면 구역은 포커스가 맞거나 또는 포커스가 맞지 않게 높이(Z-방향)가 변화될 수 있다. 그러나, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 작동 거리가 또한 다른 이미징 특성들에 영향을 미쳐서, 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 본 개시내용의 실시예들은 유익하게는, 포커싱 강도 및 작동 거리(WD; working distance)를 조정한다.
[0034] 도 2a는 작동 거리(d)에 있는 대물 렌즈(150) 및 샘플(10)을 도시하며, 여기서, 하전 입자 빔은 오버포커싱(overfocus)된다. 대물 렌즈의 포커싱 강도는 이미징될 표면 구역의 국부적인 높이에 따라 적응될 수 있다. 예컨대, 대물 렌즈의 포커싱 강도는, 하나 이상의 코일들에 인가되는 포커싱 전류(FC; focusing current)를 감소시킴으로써(포커싱 거리를 증가시킴으로써) 감소될 수 있다. 도 2c는 작동 거리(d)에 있는 대물 렌즈(150) 및 샘플(10)을 도시하며, 여기서, 하전 입자 빔은 언더포커싱(underfocus)된다. 대물 렌즈의 포커싱 강도는, 자기 렌즈 컴포넌트(151)의 하나 이상의 코일들에 인가되는 포커싱 전류를 증가시킴으로써(포커싱 거리를 감소시킴으로써) 증가될 수 있다. 포커싱 전류에 추가하여 또는 이에 대안적으로, 다른 위에서 설명된 파라미터들 중 하나 이상은 포커싱 강도를 조정하기 위해 변화될 수 있다. 도 2b는 도식으로 작동 거리(D)에 대한 최적의 포커스를 갖는 대물 렌즈 및 샘플을 도시한다.
[0035] 도 3a는 빔이 오버포커싱되는, 즉, 샘플의 표면 구역이 너무 낮은 제1 WD를 갖는 상황을 도시한다. 도 3c는 빔이 언더포커싱되는, 즉, 표면 구역이 너무 높은 WD를 갖는 상황을 도시한다. 도 3b는 도식으로 최적의 포커스가 도시된 WD를 갖는 상황을 도시한다.
[0036] 하전 입자 빔 디바이스(100)의 시동 또는 서비스 동안 수행되는 교정들은 특정 범위의 포커싱 강도에 대해서만 유효하다. 그러므로, 적절한 거리에 있지 않은 샘플 표면으로 인한 대물 렌즈의 포커싱 강도의 강한 변동(variation)은 측정 정확도에 부정적인 영향을 미친다. 교정들은 통상적으로, 미리 결정된 포커스 평면에서 수행된다. 알려진 치수를 갖는 교정 오브젝트를 이미징하기 위해 스캔 디플렉터(140)의 주어진 스캔 전류가 인가된다. 미리 결정된 작동 거리에 위치된 이러한 알려진 교정 오브젝트의 사이즈와의 상관을 사용하는 것은, "시야(FOV; field of view)"로서 또한 알려진, 이미지의 주어진 사이즈에 대응하는 스캔 전류를 계산하는 것을 가능하게 한다. 이에 따라서, 임의의 주어진 FOV에 적절한 스캔 전류가 결정될 수 있다. 샘플의 높이가 알려지지 않은 값만큼 변경되고 샘플을 이미징하기 위해 FOV가 선정될 때, 부정확성들이 발생한다. 특히, 사용된 스캔 전류는, 교정이 수행된 미리 결정된 포커스 평면에 있지 않은 샘플의 구역의 실제 FOV가 아닌 FOV를 초래한다.
[0037] 이러한 상황에서, 샘플에 대해 높은 랜딩 에너지를 갖는 하전 입자 빔의 경우, 위에서 설명된 측정 에러가 비교적 낮을 수 있다는 것이 주목된다. 그러나, 낮은 랜딩 에너지를 갖는 하전 입자 빔을 사용할 때, 예컨대 1 keV 이하의 랜딩 에너지를 갖는 전자 빔의 경우에, 측정 에러는 중요해질 수 있다. 이에 따라서, 저전압 SEM(LV-SEM; low voltage SEM)을 포함하는 하전 입자 빔 디바이스의 경우에 측정 에러들이 중요해질 수 있다.
[0038] 저에너지 전자 빔들은 유리 샘플들 또는 다른 비-전도성 샘플들의 검사에 유익하다. 그러나, 저에너지 전자 빔들은 샘플 표면의 높이 변동들에 더 민감하다.
[0039] 이에 따라서, 하전 입자 빔 디바이스의 포커스 포인트는, 교정 측정들이 이전에 수행된 미리 결정된 포커스 평면에 조사될 샘플 표면이 가까이 유지되도록 제어되는 것이 유익하다. 그러므로, 하전 입자 빔 디바이스는 높은 정확도 및 감소된 측정 에러들로 동작될 수 있다.
[0040] 본원에서 설명되는 샘플(10)(예컨대, 도 1 참조)을 이미징하는 방법은 스테이지(20) 상에 샘플(10)을 배열하는 것을 포함한다. 샘플(10)은 하전 입자 빔 디바이스(100)를 이용하여 검사되어야 할 제1 표면 구역(11)을 포함한다. 제1 표면 구역(11)은 대물 렌즈(150)로부터(초기에 알려지지 않은) 제1 거리에 배열된다. 대물 렌즈(150)로부터 제1 표면 구역(11)까지의 제1 거리(D1)가 초기에 알려져 있지 않기 때문에, 제1 표면 구역(11)은 대물 렌즈의 포커스 평면에 포지셔닝되지 않을 수 있다. 추가로, 제1 표면 구역(11)은 대물 렌즈(150)로부터 미리 결정된 작동 거리에 포지셔닝되지 않을 수 있다. 대물 렌즈의 제1 포커싱 강도가 결정되며, 여기서, 제1 포커싱 강도는 샘플의 제1 표면 구역(11) 상에 하전 입자 빔(101)을 포커싱하도록 적응된다. 제1 포커싱 강도로 제1 표면 구역(11) 상에 하전 입자 빔(101)을 포커싱함으로써, 제1 표면 구역(11)의 선명한 이미지가 획득가능할 수 있다. 그러나, 제1 표면 구역(11)은, 교정 측정들이 이전에 수행된 미리 결정된 작동 거리에 배열되지 않을 수 있다. 제1 거리와 미리 결정된 작동 거리 사이의 차이는 결정된 제1 포커싱 강도에 기반하여 계산될 수 있다. 이어서, 제1 표면 구역(11)과 대물 렌즈(150) 사이의 거리는 계산된 차이만큼 조정될 수 있다. 거리를 조정한 후에, 제1 표면 구역(11)은 본질적으로, 교정 측정들이 이전에 수행된, 대물 렌즈(150)로부터의 미리 결정된 WD(working distance)에 배열된다. 이에 따라서, 샘플 표면의 치수들의 정확한 측정들이 수행될 수 있다. 도 1은 조정 유닛(180)을 개략적으로 도시하며, 조정 유닛(180)은 계산된 차이를 수신하고, 예컨대 광학 축(A)의 방향으로 스테이지(20)를 이동시킴으로써 제1 표면 구역(11)과 대물 렌즈(150) 사이의 거리를 조정한다.
[0041] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 샘플(10)은 비가요성 기판, 예컨대, 유리 기판, 유리 플레이트 또는 반도체 웨이퍼, 또는 가요성 기판, 이를테면, 가요성 유리 또는 웨브 또는 포일을 포함할 수 있다. 샘플은 코팅된 기판일 수 있으며, 여기서, 하나 이상의 얇은 재료 층들 또는 다른 피처들이 예컨대 PVD(physical vapor deposition) 프로세스 또는 CVD(chemical vapor deposition) 프로세스에 의해 기판 상에 증착된다. 특히, 샘플은 복수의 전자 또는 광전자 디바이스들이 상부에 형성되어 있는 디스플레이 제조용 기판일 수 있다. 디스플레이 제조용 대면적 기판들은, 대면적 기판들의 더 큰 포지셔닝 공차들로 인해, 본원에서 설명되는 실시예들의 오토포커스로부터 이익을 얻을 수 있다. 기판 상에 형성된 전자 또는 광전자 디바이스들은 통상적으로, 얇은 층들의 스택을 포함하는 박막 디바이스들이다. 예컨대, 샘플은 박막 트랜지스터(TFT; thin film transistor)들의 어레이가 상부에 형성되어 있는 기판, 예컨대, 박막 트랜지스터 기반 기판일 수 있다. 추가로, 샘플은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 예컨대, 검사 애플리케이션의 경우 높은 스루풋이 유익하며, 예컨대, 다중-빔 애플리케이션들이 또한, 본원에서 설명되는 실시예들의 오토포커스로부터 특히 이익을 얻을 수 있다.
[0042] 일부 실시예들에 따르면, 샘플은 적어도 1 m²의 사이즈를 갖는 대면적 기판을 포함할 수 있다. 사이즈는 약 1.375 m²(1100 mm × 1250 mm ― GEN 5) 내지 약 9 m², 더 구체적으로는 약 2 m² 내지 약 9 m², 또는 심지어 최대 12 m²일 수 있다. 예컨대, 기판은 약 4.39 m²(1.95 m × 2.25 m)의 표면적에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.7 m²(2.2 m × 2.5 m)의 표면적에 대응하는 GEN 8.5, 또는 심지어 약 9 m²(2.88 m × 3.130 m)의 표면적에 대응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11 및 GEN 12와 같은 훨씬 더 큰 세대들이 구현될 수 있다.
[0043] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스의 경우, 특히, 대물 렌즈의 포커싱 강도는 샘플의 표면 상의 하전 입자 빔의 수렴을 제어한다. 본원에서 설명되는 실시예들의 경우, 하전 입자 빔은 전자 빔, 예컨대, SEM의 전자 빔일 수 있다. 포커스 조건은 하전 입자 빔 디바이스의 포커싱 강도, 및 작동 거리에 의해 정의된다. 예컨대, 작동 거리 및 포커싱 강도 둘 모두가 조정될 수 있다. 특히, 제1 작동 거리에 대해 제1 포커싱 강도가 조정될 수 있다. 제1 포커싱 강도로부터, 제2 포커싱 강도 및 제2 작동 거리가 결정될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제2 작동 거리는 하전 입자 빔 디바이스의 이전 교정을 위해 활용되는 작동 거리이다.
[0044] 본 개시내용의 실시예들은 주어진 작동 거리에 대한 하전 입자 빔 디바이스의 포커싱 강도를 결정하기 위해 완전히 자동화된, 즉, 오퍼레이터의 스킬 레벨에 관계가 없는 오토포커스 방법을 제공한다. 포커싱 강도는 대물 렌즈 여기(excitation) 또는 위에서 설명된 다른 파라미터에 의해 조정될 수 있고, 개선된 이미징, 예컨대, 샘플의 표면 구역에 대한 최적의 포커스를 제공한다.
[0045] 하전 입자 빔 디바이스의 포커싱 강도를 적응시키기 위한 방법은, 제1 포커싱 강도를 이용하여 제1 이미지를 획득하는 것을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 이미지는 샘플의 표면 구역에서의 하나 이상의 프레임들을 포함할 수 있다. 선명도 함수를 이용하여 제1 이미지로부터 제1 선명도 값이 계산된다. 제2 포커싱 강도를 이용하여 제2 이미지가 획득된다. 선명도 함수를 이용하여 제2 이미지로부터 제2 선명도 값이 계산된다. 반복적으로, 추가 포커싱 강도를 이용하여 추가 이미지들이 획득될 수 있다. 적어도 제3 선명도 값을 야기하는 적어도 제3 이미지가 획득된다. 추가 포커싱 강도들은 이전의 선명도 값들, 특히, 마지막 선명도 값 또는 마지막 2개의 선명도 값들로부터 계산되며, 여기서, 수렴 알고리즘이 활용된다.
[0046] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 수렴 알고리즘은 황금비 검색 함수일 수 있다. 유니모달(unimodal) 함수의 최대치, 즉, 포커싱 강도의 함수로써 선명도 값이 결정된다. 황금비 검색이 제1 포커싱 강도 값과 제2 포커싱 강도 값 사이에 최대치가 있는 범위를 결정하고, 후속 포커싱 강도 값, 즉, 제3 포커싱 강도 값을 선택하여서, 포커싱 강도 값들의 트리플릿(triplet)이 황금비(1.61803)의 차이들을 갖는다. 트리플릿은 제4 포커싱 강도 값으로 프로빙(probe)되어서, 다시 황금비를 제공한다. 제4 선명도 값에 따라, 포커싱 강도 값들의 범위 중 어느 부분이 버려질 수 있는지가 결정될 수 있는데, 즉, 최대치를 결정하기 위한 포커싱 강도 값들의 범위는 좁다.
[0047] 이는 도 4a 및 도 4b에서 예시적으로 볼 수 있다. 도 4a는 더 낮은 포커싱 강도 값(F1) 및 더 높은 포커싱 강도 값(F2)을 도시한다. 제3 포커싱 강도 값(F3)은 F1과 F2 사이에 있으며, 여기서, F1과 F3의 차이 대 F2와 F3의 차이에 대해 황금비가 제공된다. 각각의 포커싱 강도 값은 대응하는 선명도 값(S1 내지 S3)을 갖는다. 제4 포커싱 강도 값(F4)은 F3과 F4 사이의 차이 대 F4와 F2 사이의 차이에 대해 황금비를 제공한다. 프로빙 포커싱 강도 값(F4)이 도 4a에 도시된 바와 같이 선명도 값(S4a)을 야기할 경우에, 유니모달 함수의 경우 최대치가 F3와 F2 사이에 있을 것임이 명백하다. 프로빙 포커싱 강도 값(F4)이 도 4a에 도시된 바와 같이 선명도 값(S4b)을 야기할 경우에, 유니모달 함수의 경우 최대치가 F1과 F4 사이에 있을 것임이 명백하다. 이에 따라서, 두 경우들 모두에서, 검색 인터벌이 좁혀지고, 수렴 알고리즘은 추가 포커싱 강도 값으로 계속되어서, 다시 한 번 황금비를 제공할 수 있다. 예시적인 선명도 함수가 도 4b에 도시된다. 연속적으로 획득된 이미지들의 선명도를 평가함으로써, 알고리즘은 수렴을 향해 진행한다.
[0048] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 또 추가적인 실시예들에 따르면, 유사한 검색이 피보나치 검색으로서 제공될 수 있으며, 여기서, 인터벌들의 길이, 예컨대, F1-F2 또는 F2-F3는 피보나치 수들에 기반하는 계산에 의해 제공된다.
[0049] 그러한 수렴 알고리즘들은 고속 수렴을 제공할 수 있다. 그러나, 대부분의 선명도 함수들에 대해, 정확한 인터벌이 하나의 프로빙 단계 동안 잘못 버려지는 경우에, 즉, 최대치를 포함하는 인터벌이 버려지는 경우에, 알고리즘의 정확한 수렴 선명도 값이 없을 것이기 때문에, 성공률은 낮다. 본 개시내용의 실시예들은 하전 입자 빔 디바이스의 자동화된 포커싱을 위해 피보나치 검색과 같은 황금비 검색 또는 황금 섹션 검색(golden section search)을 활용한다. 하전 입자 빔 디바이스의 경우, 신호 대 잡음비는 예컨대 광 광학 시스템(light optical system)들과 비교할 때 더 낮다. 이에 따라서, 성공률은 광 광학 시스템과 비교할 때 하전 입자 빔 디바이스의 경우 상당히 더 낮을 수 있다.
[0050] 본 개시내용의 실시예들은 황금비 검색과 선명도 함수의 조합을 제공하며, 여기서, 선명도 함수는 우수한 성공률 및 고속 수렴 둘 모두를 제공하도록 적응된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 선명도 함수는 비대칭적이다. 도 4a에 도시된 예에서, 인터벌의 선명도 값들, 즉, S1 및 S2 중 하나의 선명도 값은 다른 선명도 값보다 높다. 선명도 함수의 비대칭성, 특히, 시작 포커싱 값들에 대한 비대칭성은 성공률을 증가시킨다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 또 추가적인 실시예들에 따르면, 선명도 함수의 기울기는 높고, 선명도 함수의 최대치 주위의 좁은 범위에서만 0에 가깝다.
[0051] 오토포커스의 수렴 속도는 선명도 함수 및 수렴 알고리즘 둘 모두에 의존한다. 실시예들은 위에서 설명된 특성들을 갖는 선명도 함수와 황금비 검색이 조합된 빠른 오토포커스를 제공한다. 오토포커스 메커니즘은 하전 입자 빔 시스템들을 위해 제공된다. 이는 저전압 SEM들과 같은 하전 입자 빔 시스템들일 수 있다.
[0052] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 선명도 함수는 이미지 파생 선명도 함수(image derivative sharpness function)일 수 있다. 복수의 이미지들은 그레이스케일 이미지들(fi,j)일 수 있다. 선명도(S)는 다음에 의해 계산될 수 있다:
선명도 함수(S)의 경우, p 및 q는 1 이상의 유리수들이다. k 및 l은 인터벌 [0,1] 내의 유리수들이다. v 및 u는 이미지(fi,j)의 수평 및 수직 스텝들이다.
[0053] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 또 추가적인 실시예들에 따르면, 선명도 함수는 소벨 연산자(Sobel operator) 에지 검출에 기반할 수 있다. 예컨대, 이미지의 에지들이 검출될 수 있고, 선명도 함수(S)는 다음에 의해 계산될 수 있다:
[0054] 여기서, S1 및 S2는 다음과 같은 소벨 연산자들이다:
[0055] 그리고 "*"는 이산 콘볼루션을 나타낸다.
[0056] 또 추가적인 실시예들에 따르면, 선명도 함수(S)는 푸리에 변환에 기반할 수 있다. 푸리에 변환 선명도 함수들은, 우수한 포커스를 갖는 이미지에서의 특정 주파수들의 크기들이 그렇게 우수하지는 않은 포커스를 갖는 이미지에서의 특정 주파수들의 크기들보다 더 크다는 것을 활용할 수 있다.
[0057] 예컨대, 선명도 값은, 주파수 공간에서 변환된 이미지들의 주파수들을 평가하는 푸리에 변환에 기반할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 선명도 함수는 이미지의 필터링된 푸리에 변환, 특히, 이미지의 대역통과 필터링된 이산 푸리에 변환 G(k, l)의 함수의 합으로서 정의될 수 있다.
[0058] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 합이 적용되는 함수는 필터링된 푸리에 변환의 절대 값들의 합, 필터 푸리에 변환의 제곱 값들의 합, 또는 주파수 공간의 원점으로부터의 거리 함수와 같은 필터 변환 값들의 다른 함수일 수 있다. 다른 예로서, 필터링된 푸리에 변환의 계수들의 평균 합, 즉, 필터 함수에 적용가능한 값들의 카운팅 함수(counting function)가 사용될 수 있다.
[0059] 일부 실시예들에서, 푸리에 변환에 기반하는 선명도 함수는 제한된 범위의 이산 푸리에 변환을 사용함으로써 컴퓨팅될 수 있다. 예컨대, 대역통과 필터가 생략될 수 있으며, 여기서, 푸리에 변환 G(k, l)는, 푸리에 공간의 2개의 축들을 따라 각각 k1 및 l1에서 시작하여 Δk 및 Δl에 걸쳐 있는 미리 결정된 범위에서 컴퓨팅된다.
[0060] 또 추가적인 실시예들에 따르면, 선명도 함수는 샤르 연산자(Scharr operator) 에지 검출에 기반할 수 있다. 샤르 연산자 에지 검출기의 선명도는 다음과 같을 수 있다:
[0061] 여기서, Sch1 및 Sch2는 다음과 같은 Scharr 연산자들이다:
[0062] 그리고 "*"는 이산 콘볼루션을 나타낸다.
[0063] 위에서 설명된 선명도 함수들은, 황금비 검색 알고리즘과 조합하여, 높은 성공률로 더 고속의 오토포커스를 가능하게 한다. 일부 실시예들에 따르면, 샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법이 제공된다. 방법은, 대응하는 복수의 포커싱 강도 값들에 대한 복수의 이미지들을 획득하는 단계; 복수의 이미지들에 기반하여 복수의 선명도 값들을 계산하는 단계 ―복수의 선명도 값들은 선명도 함수를 이용하여 계산됨―; 및 계산된 선명도 값들에 기반하여 황금비 검색 알고리즘을 이용하여 복수의 포커싱 강도 값의 후속 포커싱 강도 값들을 결정하는 단계를 포함한다. 선명도 함수는: 복수의 이미지들에 기반하는 이미지 파생 선명도에 기반하는 선명도 함수, 예컨대 제한된 범위의 이산 푸리에 변환으로서 주파수 공간의 합에 기반하는 선명도 함수, 소벨 연산자 에지 검출기에 기반하는 선명도 함수, 및 샤르 연산자 에지 검출기에 기반하는 선명도 함수로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[0064] 도 5는 선명도 함수, 특히, 위에서 설명된 선명도 함수에 대한 수렴 알고리즘을 계산하는 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다. 포커싱 강도의 하한(a), 포커싱 강도의 상한(b), 및 포커싱 강도의 정확도 레벨(ACC)이 알고리즘에 대해 제공된다. 예컨대, 포커싱 강도는 대물 렌즈 여기일 수 있다. 이들 입력 파라미터들(a, b 및 ACC)은 하전 입자 빔 디바이스, 예컨대, SEM이 동작되는 애플리케이션의 조건들에 기반하여 제공될 수 있다.
[0065] 수렴 알고리즘이 피보나치 검색과 같은 황금비 검색이라는 사실로 인해, 반복적인 단계들의 수가 미리 결정된다. 황금비는 주어진 시작 인터벌[a, b]에 대해 ACC에 도달하기 위한 반복적인 단계들의 수를 결정한다. 예컨대, 반복적인 단계들의 수는 2(b-a)/ACC보다 더 작은 최소 피보나치 수의 차수(order)에 기반한다. 동작(501)에서, 2개의 포커싱 강도 값들(f1 및 f2)이 황금비에 기반하여, 이를테면, 피보나치 수들에 기반하여 a와 b 사이에서 계산된다. 동작(502)에서, 포커싱 강도 값들(f1 및 f2)을 이용한 이미지들로부터 선명도 값들(S1 및 S2)이 계산된다. 포커싱 강도 값들 사이의 범위를 좁히는 반복들은 도 5에서 동작(503)에 도시된 바와 같이 그리고 도 4a와 관련하여 일반적으로 설명된 바와 같이 제공된다. 포커싱 강도 값들의 범위, 즉, 2개의 포커싱 강도 값들 사이의 인터벌이 포커싱 강도 값의 미리 결정된 정확도(ACC) 미만으로 좁혀진 후에, 더 높은 선명도 함수 값을 제공하는 포커싱 강도 값이 리포트된다.
[0066] 도 5에 도시된 바와 같은 황금비들에 대한 피보나치 수들을 사용하는 실시예들에서, m이 반복 단계에서 최고 차수의 피보나치 수일 수 있어서, m은 3과(S-1) 사이에 있을 것이며, 여기서(S-1)은 반복적인 단계들의 수이다.
[0067] 본 개시내용의 실시예에 따르면, 하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들을 계산하는 방법이 제공된다. 방법은, 제1 포커싱 강도 값 및 제2 포커싱 강도 값을 제공하여 제1 포커싱 강도 범위를 제공하고, 포커싱 강도 정확도를 입력 파라미터들로서 수렴 알고리즘에 제공하는 단계를 포함한다. 방법은, 제1 포커싱 강도 값 및 제2 포커싱 강도 값에 따라 그리고 황금비 또는 피보나치 수들에 기반하여 제3 포커싱 강도 값 및 제4 포커싱 강도 값을 계산하는 단계, 및 이미지들을 획득하기 위해 제3 포커싱 강도 값 및 제4 포커싱 강도 값을 이용하여 샘플을 이미징하는 단계를 더 포함한다. 선명도 함수를 이용하여 이미지들로부터 선명도 값들이 계산되며, 선명도 함수는 주파수 공간의 합으로서 제공된다. 반복적으로, 제1 포커싱 강도 값 또는 제2 포커싱 강도 값을, 제3 포커싱 강도 값 또는 제4 포커싱 강도 값으로부터 선택된 이웃 포커싱 강도 값으로 대체하고, 제3 포커싱 강도 값 또는 제4 포커싱 강도 값을 스위칭함으로써, 선명도 값들에 기반하여, 제1 포커싱 강도 범위보다 더 좁은 제2 포커싱 강도 범위가 결정된다. 방법은, 반복적으로, 샘플을 이미징하여 추가 이미지들을 획득하고, 추가 이미지들로부터 선명도 값들을 계산하는 단계를 더 포함한다. 예컨대, 미리 결정된 수의 반복들 후의 출력으로서 선명도 값들에 기반하여 제1 포커싱 강도 값 또는 제2 포커싱 강도 값이 제공될 수 있다.
[0068] 도 6은 샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법들의 실시예들을 예시하는 흐름도를 도시한다. 동작(601)에서, 대응하는 복수의 포커싱 강도 값들에 대해 복수의 이미지들이 획득된다. 동작(602)에서, 복수의 이미지들에 기반하여 복수의 선명도 값들이 계산되는데, 이러한 복수의 선명도 값들은, 예컨대 주파수 공간의 합으로서 제공되는 선명도 함수를 이용하여 계산된다. 동작(603)에서, 계산된 선명도 값들에 기반하여 황금비 검색 알고리즘을 이용하여 복수의 포커싱 강도 값들의 후속 포커싱 강도 값들이 결정된다. 동작(604)에서, 예컨대 프로세싱 유닛(160)의 스캔 시작 유닛(scan starter unit) 및/또는 제어 유닛은 미리 결정된 시간에 다음 이미지를 획득하기 위해 스캔을 결정하고 시작한다.
[0069] 위에서 설명된 바와 같이, 일부 실시예들에 따르면, 선명도 함수는 이미지의 푸리에 변환에 기반하여 선명도 값을 계산할 수 있다. 예컨대, 선명도 값은 이미지의 이산 푸리에 변환에 기반할 수 있다. 또 추가로, 푸리에 변환은 특히 주파수 공간의 필터, 예컨대, 대역통과 필터를 이용하여 필터링될 수 있다.
[0070] 위에서 설명된 바와 같이, 황금비 검색 알고리즘과 선명도 함수의 조합은 개선된 성공률 및 개선된 속도를 제공할 수 있으며, 특히, 선명도 함수들의 기울기는 선명도 함수의 최대치에 근접할 뿐만 아니라 크다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 수렴 알고리즘은, 포커싱 강도 값들의 시작 범위 및 포커싱 강도 정확도에 의해 미리 결정된 반복들의 수를 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들의 또 추가적인, 부가적인 또는 대안적인 수정들은, 하전 입자 빔 디바이스의 하나 이상의 파라미터들, 예컨대, 자기 렌즈 컴포넌트의 여기 전류, 정전 렌즈 컴포넌트의 전위, 하전 입자 빔 소스의 이미터 팁의 전위, 샘플의 전위, 하전 입자 빔 칼럼의 다른 부분의 전위, 집광 렌즈와 같은 추가 렌즈의 여기, 및/또는 작동 거리에 의해 제공되는 포커싱 강도 값들을 포함한다.
[0071] 상기를 고려하여, 전자 현미경을 위해 빠른 오토포커스가 제공될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들은 황금비들을 사용하여 대역통과 필터링된 이산 푸리에 변환 기반 수렴을 제공한다. 실시예들은 일반적으로 전자 현미경, 그리고 특히 SEM들을 위해 제공될 수 있다. 빔을 자동으로 포커싱하는 시간은 예컨대 50%만큼 상당히 감소된다. 이에 따라서, 예컨대 디스플레이 및 반도체 제조 시에 사용되는 바와 같은, 자동화된 SEM 기반 검사 툴, SEM 기반 검토 툴, 또는 SEM 기반 계측 툴에 대해, 스루풋이 증가될 수 있고 택트 타임(tact time)이 감소될 수 있다.
[0072] 추가로, 도 3a 내지 도 3c와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 작동 거리 및 포커싱은 적절한 이미징 조건들에 대해 적응될 수 있다. 포커싱 강도와 포커싱 거리 사이의 관계는, 예컨대 알려진 레벨들 상에 배열된 복수의 구역들을 갖는 교정 오브젝트를 활용하여 포커싱 거리를 단계적으로 변화시킴으로써, 예컨대 적절한 시험 위치에 대해 그리고 특정된 작동 포인트를 세팅하여, 이전에 결정될 수 있다. 복수의 포커싱 강도들을 대응하는 포커싱 거리들에 할당하는 표 또는 함수가 생성될 수 있다. 보간에 의해, 포커싱 전류(또는 다른 포커싱 강도 값)의 단조 함수로써 포커싱 거리는 특정된 작동 포인트에서 획득될 수 있다. 작동 거리를 조정하는 것은 저에너지 SEM들, 즉, 전자들의 낮은 랜딩 에너지를 갖는 SEM들에 특히 유용할 수 있다.
[0073] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 하전 입자 빔(101)은 5 keV 이하, 특히, 1 keV 이하의 랜딩 에너지로 샘플 상에 충돌한다. 예컨대, 대물 렌즈(150)는 하전 입자 빔(101)을 5 keV 이하의 랜딩 에너지로 감속시키도록 구성된 지연 필드(retarding field) 컴포넌트(152)를 포함할 수 있다. 지연 필드 컴포넌트는 지연 전극을 포함할 수 있다. 특히, 하전 입자 빔 디바이스(100)는 LV-SEM(low voltage SEM)을 포함할 수 있다.
[0074] 저에너지 하전 입자 빔들, 특히, 저에너지 전자 빔들은 샘플에 깊게 침투하지 않으며, 그러므로 샘플 표면 상의 피처들에 관한 우세한 고품질 정보를 제공할 수 있다. 특히, 5 keV 이하의 랜딩 에너지, 특히, 2 keV 이하의 랜딩 에너지를 갖는 장점은, 샘플 상에 충돌하는 전자 빔이 고에너지 전자 빔들과 비교하여 더 강한 신호를 생성한다는 점이다. 기판 상에 증착된 층들, 예컨대, LTPS 층들이 얇기 때문에, 그리고 고에너지 전자들이 샘플 내로, 즉, 층 아래로 더 깊게 침투하기 때문에, 단지 몇몇 고에너지 전자들만이 표면 층에 관한 정보를 포함하는 검출기 신호를 생성할 수 있다. 대조적으로, 저에너지 전자들, 이를테면, 2 keV 또는 1 keV 이하의 랜딩 에너지를 갖는 전자들은 샘플의 얕은 구역 내로만 침투하고, 따라서 표면 층에 관한 더 많은 정보를 제공한다. 이에 따라서, 본원에서 설명되는 실시예들에 의해 제공되는 바와 같이, 기판의 표면 에칭이 수행되지 않는 경우에도, 예컨대 결정립계들의 개선된 이미지가 제공될 수 있다.
[0075] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 샘플(10)의 복수의 표면 구역들이 후속하여 이미징될 수 있다. 예컨대, 도 1의 샘플(10)의 제1 표면 구역(11)이 먼저 검사되고, 더 높은 레벨을 갖는, 샘플(10)의 제2 표면 구역(12)이 나중에 검사된다. 샘플(10)의 표면 프로파일이 이전에 알려져 있지 않을 수 있어서, 고정확도 측정들을 획득하기 위해서, 스테이지 포지션 및/또는 포커싱 강도 값은 복수의 표면 구역들 각각의 검사 전에, 부분적으로 또는 완전히 자동화된 측정 프로그램 동안, 실시간으로 조정될 필요가 있을 수 있다. 방법들이 특히 오퍼레이터 없이 동작할 수 있는 본원에서 설명된 바와 같은 오토포커스(자동화된 포커스)의 실시예들은 포커싱을 위한 시간을 감소시킬 수 있고, 따라서 특히 높은 성공률로 스루풋을 증가시킬 수 있다.
[0076] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 샘플을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스(100)를 개략도로 도시한다. 하전 입자 빔 디바이스는 검사될 샘플을 배열하기 위한 스테이지(20), 및 샘플(10) 상에 광학 축(A)을 따라 전파되는 하전 입자 빔(101)을 포커싱하도록 구성된 대물 렌즈(150)를 포함한다. 하전 입자 빔 디바이스(100)는 프로세싱 유닛(160), 계산 유닛(170) 및 조정 유닛(180)을 더 포함한다.
[0077] 프로세싱 유닛(160) 및/또는 제어 유닛은, 예컨대 샘플(10)의 제1 표면 구역(11) 상에 하전 입자 빔(101)을 포커싱하도록 적응된 대물 렌즈(150)의 예컨대 포커싱 강도 값들을 결정하도록 구성된다. 일부 구현에서, 프로세싱 유닛(160)은 이미지 획득 및 분석 유닛을 포함할 수 있다. 프로세싱 유닛(160)은 하전 입자 빔 디바이스(100)의 대물 렌즈(150), 검출기(130) 및 스캔 디플렉터들(140)에 연결될 수 있다. 이에 따라서, 예컨대, 대물 렌즈의 FC(focusing current)가 제어될 수 있다. 프로세싱 유닛(160)은, 적절한 미리 결정된 시간에 스캔 디플렉터들(140)을 사용하여 스캐닝을 시작하고 하전 입자 빔 디바이스, 예컨대, 대물 렌즈(150)의 포커싱 강도 값들을 변화시킴으로써, 제1 표면 구역(11)의 이미지들을 획득할 수 있으며, 획득된 이미지들을 분석할 수 있다. 스캔들 사이의 대기 시간 또는 스캔의 시작 시간은 오토포커스 속도 및 품질을 개선할 수 있고, 오토포커스를 개선하도록 예컨대 오퍼레이터에 의해 적응될 수 있다.
[0078] 계산 유닛(170)은 본 개시내용의 실시예들에 따라 수렴 알고리즘을 계산하도록 구성될 수 있다. 계산 유닛은 또한, 프로세싱 유닛에 포함될 수 있다.
[0079] 조정 유닛(180)은 샘플의 표면 구역과 대물 렌즈 사이의 거리를 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 조정 유닛(180)은 스테이지(20)를 광학 축(A)의 방향으로, 즉, Z-방향으로 이동시키도록 구성된 스테이지 모션 제어기(181)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 스테이지(20)는 추가로, X-Y-평면에서, 즉, 광학 축(A)에 직각으로 이동가능할 수 있다.
[0080] 스테이지(20)는, 특히 1 m² 이상의 사이즈를 갖는 디스플레이 제조용 대면적 기판을 지지하도록 구성될 수 있다. 특히, 스테이지(20)는 1 m² 이상의 표면적을 갖는 샘플을 지지하기 위한 스테이지 표면을 가질 수 있다. 큰 스테이지 표면들은 통상적으로, 완벽하게 평면은 아니다. 예컨대, 스테이지 표면은, 완벽하게 평면인 표면으로부터 수십 미크론 범위의 국부적인 편차들을 가질 수 있다. 대면적 샘플이 스테이지 표면 상에 배치될 때, 기판 지지 표면의 비-평면성은 샘플 표면의 높이 구조에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 스테이지 상에 샘플을 배치함으로써, 샘플의 비-평면성은 증가할 수 있다. 본원에서 설명되는 방법들에 따르면, 스테이지(20)의 완벽하게 평면은 아닌 스테이지 표면 상에 배치되더라도, 평면 또는 비-평면 샘플들에 대해 정확한 치수 측정들이 수행될 수 있다.
[0081] 1 m² 이상, 특히, 2 m² 이상의 표면적을 갖는 대면적 샘플들은 본원에서 설명된 하전 입자 빔 디바이스(100)를 이용하여 검사될 수 있다.
[0082] 샘플의 표면 구역은 예컨대 결함 검토, 샘플의 피처들의 계측 및 검사, 및/또는 임계 치수 측정들과 같은 측정들 중 하나 이상을 수행하기 위해 검사될 수 있다.
[0083] 규칙적인 프로세스 제어는, LTPS 검토를 포함(그러나, 이에 제한되지 않음)하여, 평평한 패널들, 디스플레이들, OLED 디바이스들, 이를테면, OLED 스크린들, TFT 기반 기판들, 및 복수의 전자 또는 광전자 디바이스들이 상부에 형성되어 있는 다른 샘플들의 생산 시에 유익할 수 있다. 프로세스 제어는 특정 임계 치수들의 규칙적인 모니터링, 이미징 및/또는 검사 뿐만 아니라, 결함 검토를 포함할 수 있다.
[0084] 본원에서 설명된 실시예들에 따르면, 샘플을 검사하기 위한 하전 입자 빔 디바이스가 제공된다. 하전 입자 빔 디바이스는 하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스, 및 포커싱 강도 값을 이용하여 샘플 상에 광학 축을 따라 전파되는 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성된 대물 렌즈를 포함한다. 하전 입자 빔 디바이스를 동작시키도록 구성된 제어기가 제공된다. 예컨대, 제어기는 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 포커싱 강도 값을 조정할 수 있다. 제어기는 프로세싱 유닛, 계산 유닛 및/또는 조정 유닛을 포함할 수 있다. 이들 유닛들 중 하나 이상은 서로 통합될 수 있다.
[0085] 제어기는 CPU(central processing unit), 메모리, 및 예컨대 지원 회로들을 포함할 수 있다. 하전 입자 빔 디바이스의 제어를 가능하게 하기 위해, CPU는 다양한 컴포넌트들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리는 CPU에 커플링된다. 메모리 또는 컴퓨터 판독가능 매체는 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 저장소와 같은 하나 이상의 용이하게 이용가능한 메모리 디바이스들일 수 있다. 지원 회로들은 통상적인 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU에 커플링될 수 있다. 이들 회로들은 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로소자 및 관련 서브시스템들 등을 포함한다. 기판 상에 제공된 전자 디바이스에서 노치를 생성하기 위한 명령들 및/또는 검사 프로세스 명령들은 일반적으로, 레시피로서 통상적으로 알려진 소프트웨어 루틴으로서 메모리에 저장된다. 소프트웨어 루틴은 또한, CPU에 의해 제어되는 하드웨어로부터 원격으로 위치된 제2 CPU에 의해 실행 및/또는 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은, CPU에 의해 실행될 때, 범용 컴퓨터를, 본 개시내용의 실시예들 중 임의의 실시예에 따라 전자 빔(일반적으로, 하전 입자 빔)을 포커싱하는 자동화된 포커싱 루틴을 동작시킬 수 있는 하전 입자 빔 디바이스를 제어하는 특정 목적 컴퓨터(제어기)로 변환한다. 본 개시내용의 방법 및/또는 프로세스가 소프트웨어 루틴으로서 구현되는 것으로서 논의되지만, 본원에서 개시된 방법 동작들 중 일부는 하드웨어에서 수행될 뿐만 아니라, 소프트웨어 제어기에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 실시예들은 컴퓨터 시스템 상에서 실행되는 바와 같은 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 주문형 집적 회로 또는 다른 타입의 하드웨어 구현으로서 하드웨어로 구현되거나, 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 제어기는, 본 개시내용의 실시예들에 따른, 예컨대 디스플레이 제조용 샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법, 및/또는 하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들을 계산하는 방법을 실행하거나 또는 수행할 수 있다.
[0086] 본원에서 설명된 실시예들에 따르면, 본 개시내용의 방법들은, CPU, 메모리, 사용자 인터페이스, 및 장치의 대응하는 컴포넌트들과 통신하는 입력 및 출력 디바이스들을 가질 수 있는 상호 관련된 제어기들, 컴퓨터 소프트웨어 제품들, 소프트웨어 및 컴퓨터 프로그램들을 사용하여 수행될 수 있다.
[0087] 본 개시내용의 실시예들은, SEM에서 오토포커스의 개선들을 가능하게 하며, 여기서, 오토포커스에 대한 높은 성공률 및 감소된 시간이 제공된다.
[0088] 전술한 내용이 일부 실시예들에 관한 것이지만, 그 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 다른 그리고 추가 실시예들이 안출될 수 있으며, 그 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (24)
- 샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법으로서,
제1 포커싱 강도 값에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계;
상기 제1 이미지에 기반하여 제1 선명도 값을 계산하는 단계 ―상기 제1 선명도 값은 상기 제1 이미지의 푸리에 변환에 기반하는 선명도 함수를 이용하여 계산됨―; 및
상기 계산된 제1 선명도 값에 기반하여 황금비 검색 알고리즘(golden ratio search algorithm)을 이용하여 제2 포커싱 강도 값을 결정하는 단계
를 포함하는,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 이미지는 상기 샘플의 표면 구역 상에서 획득된 복수의 이미지들 중의 이미지이고, 상기 제1 포커싱 강도 값 및 상기 제2 포커싱 강도 값은 일 범위의 포커싱 강도 값들 내의 복수의 포커싱 강도 값들 중의 포커싱 강도 값들이고, 상기 복수의 포커싱 강도 값들 중의 후속 포커싱 강도 값은 상기 일 범위의 하한 및 상한, 및 상기 제1 포커싱 강도 값 및 상기 제2 포커싱 강도 값에 대응하는 4개의 이전 선명도 값들에 기반하는,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 선명도 함수는 상기 이미지의 이산 푸리에 변환에 기반하여 상기 선명도 값을 계산하는,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 푸리에 변환은 주파수 공간의 필터를 이용하여 필터링되는,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 선명도 함수는 주파수 공간의 합을 포함하는,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 선명도 함수는 제한된 범위의 이산 푸리에 변환에 기반하는,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1 항, 제2 항, 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 포커싱 강도 값 및 상기 제2 포커싱 강도 값 사이의 적어도 하나의 추가 포커싱 강도 값에 대해 제1 항의 단계들을 반복하는 단계를 더 포함하고,
상기 반복의 수는 포커싱 강도 값들의 시작 범위 및 포커싱 강도 정확도에 의해 미리 결정되는,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 제2 항에 있어서,
상기 복수의 포커싱 강도 값들은 하전 입자 빔 디바이스의 하나 이상의 파라미터들에 의해 제공되는,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 제1 항, 제2 항, 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 포커싱 강도 값을 결정하는 단계 후에 그리고 상기 제2 포커싱 강도 값에 대한 제2 이미지를 획득하기 전에, 미리 결정된 시작 시간에 상기 샘플의 표면 영역 위에 상기 하전 입자 빔을 스캔하기 위한 스캔 디플렉터들의 시작을 제어하는 단계를 더 포함하는,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 미리 결정된 시작 시간은 적어도 추가 이미지를 획득하기 위해 변화되는,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들(converging set of sharpness values)을 계산하는 방법으로서,
제1 포커싱 강도 값 및 제2 포커싱 강도 값을 제공하여 제1 포커싱 강도 범위를 제공하고, 포커싱 강도 정확도를 입력 파라미터들로서 수렴 알고리즘에 제공하는 단계;
상기 제1 포커싱 강도 값 및 상기 제2 포커싱 강도 값에 따라 그리고 황금비 또는 피보나치 수(Fibonacci number)들에 기반하여 제3 포커싱 강도 값을 계산하는 단계;
상기 제2 포커싱 강도 값 및 상기 제3 포커싱 강도 값에 따라 그리고 황금비 또는 피보나치 수들에 기반하여 제4 포커싱 강도 값을 계산하는 단계;
이미지들을 획득하기 위해 상기 제3 포커싱 강도 값 및 상기 제4 포커싱 강도 값을 이용하여 샘플을 이미징하는 단계;
선명도 함수를 이용하여 상기 이미지들로부터 선명도 값들을 계산하는 단계 ―상기 선명도 함수는 주파수 공간의 합으로서 제공됨―;
반복적으로, 상기 제1 포커싱 강도 값 또는 상기 제2 포커싱 강도 값을, 상기 제3 포커싱 강도 값 또는 상기 제4 포커싱 강도 값으로부터 선택된 이웃 포커싱 강도 값으로 대체하고, 상기 제3 포커싱 강도 값 또는 상기 제4 포커싱 강도 값을 스위칭함으로써, 상기 선명도 값들에 기반하여 상기 제1 포커싱 강도 범위보다 더 좁은 제2 포커싱 강도 범위를 결정하는 단계; 및
반복적으로, 상기 샘플을 이미징하여 추가 이미지들을 획득하고, 상기 추가 이미지들로부터 선명도 값들을 계산하는 단계
를 포함하는,
하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들을 계산하는 방법. - 제14 항에 있어서,
미리 결정된 수의 반복들 후의 출력으로서 상기 선명도 값들에 기반하여 상기 제1 포커싱 강도 값 또는 상기 제2 포커싱 강도 값을 제공하는 단계를 더 포함하는,
하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들을 계산하는 방법. - 샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스로서,
하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스;
포커싱 강도 값을 이용하여 상기 샘플 상에 광학 축을 따라 전파되는 상기 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성된 대물 렌즈; 및
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법에 따라 상기 포커싱 강도 값을 조정하도록 구성된 제어기
를 포함하며,
상기 방법은,
제1 포커싱 강도 값에 대한 제1 이미지를 획득하는 단계;
상기 제1 이미지에 기반하여 제1 선명도 값을 계산하는 단계 ―상기 제1 선명도 값은 상기 제1 이미지의 푸리에 변환에 기반하는 선명도 함수를 이용하여 계산됨―; 및
상기 계산된 제1 선명도 값에 기반하여 황금비 검색 알고리즘을 이용하여 제2 포커싱 강도 값을 결정하는 단계
를 포함하는,
샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스. - 제16 항에 있어서,
상기 샘플은 대면적 기판 상에 제공되는,
샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스. - 제16 항에 있어서,
상기 샘플은 반도체 제조용 웨이퍼인,
샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스. - 제17 항에 있어서,
상기 샘플은, 디스플레이 제조 동안 상기 샘플의 표면 부분의 전자 빔 검토를 위해, 상기 대면적 기판 상에 제공되는,
샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스. - 제18 항에 있어서,
상기 하전 입자 빔 디바이스는 2개 이상의 하전 입자 빔들을 갖는 EBI 툴인,
샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스. - 제16 항에 있어서,
상기 하전 입자 빔 디바이스는 수백 ㎛까지의 포커스 범위를 커버하도록 구성되는,
샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스. - 제5 항에 있어서,
상기 필터는 대역통과 필터인,
샘플의 표면 구역 상에 하전 입자 빔을 자동으로 포커싱하는 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 제4 포커싱 강도 값은 상기 제2 포커싱 강도 값 및 상기 제3 포커싱 강도 값에 따라 계산되는,
하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들을 계산하는 방법. - 샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스로서,
하전 입자 빔을 방출하도록 구성된 하전 입자 소스;
포커싱 강도 값을 이용하여 상기 샘플 상에 광학 축을 따라 전파되는 상기 하전 입자 빔을 포커싱하도록 구성된 대물 렌즈; 및
하전 입자 빔 디바이스의 이미지들의 일 세트의 수렴하는 선명도 값들을 계산하는 방법에 따라 상기 포커싱 강도 값을 조정하도록 구성된 제어기
를 포함하며,
상기 방법은,
제1 포커싱 강도 값 및 제2 포커싱 강도 값을 제공하여 제1 포커싱 강도 범위를 제공하고, 포커싱 강도 정확도를 입력 파라미터들로서 수렴 알고리즘에 제공하는 단계;
상기 제1 포커싱 강도 값 및 상기 제2 포커싱 강도 값에 따라 그리고 황금비 또는 피보나치 수들에 기반하여 제3 포커싱 강도 값을 계산하는 단계;
상기 제2 포커싱 강도 값 및 상기 제3 포커싱 강도 값에 따라 그리고 황금비 또는 피보나치 수들에 기반하여 제4 포커싱 강도 값을 계산하는 단계;
이미지들을 획득하기 위해 상기 제3 포커싱 강도 값 및 상기 제4 포커싱 강도 값을 이용하여 샘플을 이미징하는 단계;
선명도 함수를 이용하여 상기 이미지들로부터 선명도 값들을 계산하는 단계 ―상기 선명도 함수는 주파수 공간의 합으로서 제공됨―;
반복적으로, 상기 제1 포커싱 강도 값 또는 상기 제2 포커싱 강도 값을, 상기 제3 포커싱 강도 값 또는 상기 제4 포커싱 강도 값으로부터 선택된 이웃 포커싱 강도 값으로 대체하고, 상기 제3 포커싱 강도 값 또는 상기 제4 포커싱 강도 값을 스위칭함으로써, 상기 선명도 값들에 기반하여 상기 제1 포커싱 강도 범위보다 더 좁은 제2 포커싱 강도 범위를 결정하는 단계; 및
반복적으로, 상기 샘플을 이미징하여 추가 이미지들을 획득하고, 상기 추가 이미지들로부터 선명도 값들을 계산하는 단계
를 포함하는,
샘플을 이미징하기 위한 하전 입자 빔 디바이스.
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